Cuado se levanta el pie del pedal, los muelles antagonistas desplazan el pistón de potencia y el pistón hidráulico a sus posiciones liberadas, como en la Fig.5 deja de aplicarse la presión atmosférica en el lado de la derecha del pistón de potencia y la válvula de aire aplica el vacío.
En caso de que falle el vacío, todavía pueden ser aplicados los frenos, pero como el servofreno no actúa, habrá que ejercer mucha más presión en el pedal.
La Fig.7 ilustra un servofreno del tipo de muelle. Es una unidad auxiliar, es decir, el muelle está conectado directamente al conjunto del pedal del freno y ayuda a empujar el pedal cuando lo pisa el conductor. Cuando se pisa el pedal, la válvula de aire y la de vacío entran en funcionamiento y el vacío del colector de admisión comunica con el muelle, por consiguiente, este se contrae, contribuyendo al movimiento del pedal del freno. La palanca del pedal está conectada al cilindro de freno principal por una varilla de empuje. El movimiento del pedal se transmite, pues, al pistón del cilindro principal, con lo que se aplica a los cilindros de rueda la presión hidráulica.
La Fig.8 ilustra un conjunto de servofreno del tipo de pistón. Esta unidad funciona, en general, de la misma manera que la unidad representada en la Fig.3, pero en ella el pistón está cerrado por una funda o cazoleta de cuero y se produce una acción deslizante entre ella y la pared del cilindro. En la unidad representada en la Fig.5, este cierre se obtiene por medio de un diafragma. El borde exterior del diafragma está unido a la superficie interior del alojamiento, y el borde interior, al pistón de potencia.
4. HIDROVAC DE BENDIX
Este sistema de frenos de fuerza se emplea en muchos automóviles. La Fig.9 muestra un dibujo esquemático de esta unidad instalada en el automóvil, mientras que las Fig. 10 y Fig. 11 son secciones de dicha unidad. El vacío es suministrado por el múltiple de admisión del motor. Se usa un tanque o depósito especial para reserva de vacío en caso de que se apliquen los frenos con el motor sin funcionar. Sin embargo, la reserva de vacío es limitada. La ayuda producida por el vacío no continuará indefinidamente si los frenos se aplican y se sueltan repetidamente con el motor apagado. No obstante, se puede obtener el frenaje del vehículo, aunque haya que aumentar considerablemente la presión del pedal del freno. Ya que no existe la ayuda suministrada por el vacío (Fig. 11).
4.1. FUNCIONAMIENTO SIN APLICAR LOS FRENOS
La Fig.12 es una sección del conjunto de freno de fuerza con los frenos sin aplicar. En esta posición, la válvula de corredera obstruye o cierra la lumbrera correspondiente y a través del pistón, hacia el lado delantero del pistón vacío. La presión atmosférica aparece indicada por la sombra oscura en la ilustración; el movimiento del aire está señalado por las flechas. Cuando la presión atmosférica actúa sobre ambos lados del pistón, no hay tendencia a que este se mueva. Un anillo al extremo del émbolo hidráulico está en contacto con el vástago de la válvula de compensación, manteniendo abierta esta válvula. Hallándose abierta la lumbrera de la válvula de compensación, el líquido de frenos puede correr libremente entre el depósito y el cilindro maestro. No se desarrolla presión alguna en el sistema de frenos y estos no se aplican.
4.2. FUNCIONAMIENTO AL APLICAR LOS FRENOS
Cuando el pedal de frenos se oprime para aplicar los frenos, el vástago de empuje de la válvula se mueve hacia adentro, forzando la válvula de corredera a moverse también (Fig.13). Este movimiento de la válvula de corredera cierra la lumbrera atmosférica y abre la de vacío, según se indica en la ilustración. Ahora, el vacío está conectado al lado delantero del pistón de vacío (y también al lado trasero del diafragma de reacción). La presión atmosférica está siendo aplicada todavía al lado trasero del pistón de vacío. La diferencia de presión en los dos lados del pistón lo fuerza a moverse hacia adelante, como vemos en la Fig.13. La presión atmosférica está indicada por la sombra oscura y la de vacío por la sombra menos intensa. Cuando el pistón es forzado hacia delante, el émbolo hidráulico resulta forzado también hacia el interior del cilindro maestro. La válvula de compensación, por consiguiente, se cierra y una alta presión hidráulica se desarrolla en el cilindro maestro. Esto impulsa al líquido de frenos a través de los conductos correspondientes hacia los cilindros de ruedas; los frenos, por tanto quedan aplicados.
4.3. SENSACIÓN O TACTO EN EL FRENO
El automovilista debe ser capaz de aplicar los frenos mediante la sensación o tacto en la resistencia del pedal; es decir, debe poseer la habilidad de relacionar la cantidad de frenaje con la cantidad de presión que se aplica sobre el pedal. El que maneja desea un frenaje ligero cuando se aplica suavemente el pedal de freno y desea un frenaje fuerte cuando se aplica dicho pedal con dureza. Para proporcionar esta sensación o tacto en el frenaje, se ha incluido el diafragma de reacción en el pistón de vacío. Hay presión atmosférica entre la parte delantera del diafragma de reacción y la placa delantera del pistón de vacío (véase el sombreado oscuro en las Fig.13 y 14). Esto produce una reacción a través del vástago de empuje de la válvula hacia el pedal del freno.
Cuando el automovilista frena ligeramente, el vástago o varilla de empuje no mueve mucho la corredera. Por consiguiente, solamente se produce una pequeña cantidad de vacío en el extremo delantero del pistón, debido a qu4e la válvula de vacío está ligeramente abierta. Esto quiere decir que el pistón de vacío no resulta empujado hacia delante con gran fuerza; la diferencia de presión entre los dos lados del pistón no es muy grande. Solamente se producirá un ligero frenaje. Como no se ha formado mucho vacío, será pequeña la cantidad de este que se haya creado en la parte posterior del diafragma de reacción. Así, el empuje hacia atrás del diafragma de reacción será pequeño. Por otra parte, si el vacío es alto, debido a un fuerte frenaje, entonces el empuje hacia atrás del diafragma de reacción será muy pronunciado. Esto se debe a que hay una gran diferencia de presión en los dos lados del diafragma.
4.4. FUNCIONAMIENTO MANTENIENDO LOS FRENOS APLICADOS
Cuando se aplican los frenos, el movimiento de avance del pedal origina un avance de la válvula de corredera. La cantidad de avance que experimenta dicha válvula está determinada por la presión del pedal del freno. Al aumentar dicha presión, la válvula de corredera se mueve aún más, el pistón de vacío también, el émbolo hidráulico, por consiguiente, se mueve, a su vez, un poco más dentro del cilindro maestro para producir un incremento en el esfuerzo de frenaje.
Puede llegar un momento el ciclo de frenaje, sin embargo, en que el automovilista deja de incrementar la presión y en su lugar, sencillamente mantenga el pedal en una posición estable, es decir, sin aumentar ni disminuir la presión. En este punto, el pistón de vacío y el manguito de la válvula de corredera (que está acoplado al pistón) adoptan la posición mostrada en la Fig.14 en relación con la válvula mencionada. Nótese que la lumbrera de vacío y la atmosférica están serradas. Los frenos, por tanto, se conservan en la posición señalada, manteniéndose la cantidad de esfuerzo de frenaje seleccionado por el automovilista. Esta acción continúa hasta que la presión sobre el pedal del freno se aumenta o disminuye.
4.5. FUNCIONAMIENTO AL DESAPLICAR LOS FRENOS
Cuando se desaplican o sueltan los frenos, la válvula de corredera retorna a su posición de desacople, como aparece en la Fig.12. Esto permite cerrar la lumbrera de vacío y abrir la atmosférica. Ahora, habiendo presión atmosférica en ambos lados del pistón, no hay diferencia de presión. El muelle de retorno del pistón mueve éste a la posición de desacople (Fig.12). Al efectuar este movimiento el émbolo hidráulico, la presión hidráulica de los conductos de freno y cilindros de rueda queda eliminada, de manera que los frenos resultan desaplicados o liberados. Después, cuando el émbolo hidráulico se aproxima al final de su recorrido de retorno. Abre la válvula de compensación, se libera cualquier residuo de presión que quede y el líquido de frenos puede fluir – según se requiera – entre el depósito y el cilindro hidráulico.
5. TABLA PARA HALLAR DIFICULTADES EN LOS FRENOS DE FUERZA
A continuación se presenta una tabla con las dificultades más comunes que se pueden presentar en los sistemas de frenos de fuerza, estas junto a sus posibles causas y respectivas soluciones para cada caso en particular. Esta guía ofrece una forma de localizar de forma lógica las dificultades en cuanto a sus verdaderas causas y permite una rápida determinación de dichas causas y sus posibles soluciones. Explicar igualmente que la presente guía o tabla es aplicable al sistema hidráulico por lo que se puede decir que son comunes. Igualmente explicar que los desperfectos, causas y soluciones no siempre se presentan en el orden que se describen.
TABLA PARA HALLAR DESPERFECTOS EN EL SISTEMA DE FRENOS DE FUERZA, SUS CAUSAS Y SOLUCIONES MÁS COMUNES.
6. PREGUNTAS DE CONTROL DEL APRENDIZAJE
1. ¿Cuál es el principio básico del funcionamiento de un freno de fuerza?
2. ¿Cuáles son los factores que determinan el grado de esfuerzo que aplicara un freno de fuerza?
3. ¿Qué sucede cuando se aplica presión atmosférica a la cara de un pistón y vacío a la otra? Argumente.
4. Analice la Fig. 4 y responda que sucede en cada caso si se le retira : el diafragma, válvula de compresión, lumbrera atmosférica.
5. Las válvulas de aire y de vacío, cuando se establece un equilibrio entre los sistemas de un servofreno hidráulico de los frenos de un camión poseen una posición. ¿Cuál es esta? ¿Qué sucede si se varía esta?
6. A partir de los desperfectos relacionados en el presente capítulo, diga otros (3) que a su criterio no fueron estudiados y proponga posibles causas (2) con sus soluciones.
7. BIBLIOGRAFÍA
Principal.
COLECTIVO DE AUTORES. Sistema de dirección y freno de los vehículos automotores – C. Habana: ED. Científico Técnica, 1981, 720 p. Complementaria.
MICROSOFT ENCARTA 2006[DVD]. 1993-2005 Microsoft Corporation.
COLECTIVO DE AUTORES. Sistema de freno de los medios automotores. Tarea Integradora. IPI XI Festival, Las Tunas, Febrero-2008, 30 p.
Autor:
Alexbier Hidalgo Batista
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